低气压气体放电灯知识1

第九讲几种主要放电

辉光放电

•

负辉区电位最高最亮，正离子浓度最大•

阴极位降区厚度50~100电子自由层•

阴极位降高作，5~10倍电离电位U i

•正柱区n e ≈n i 为等离子体，电位梯度很小，正柱区可短可长。

•正柱区中电子、离子作杂乱运动，密度大、激发效率高。•正常辉光放电的阴极电流密度及阴极位降不变，阴极参加放电面积与电流成正比；

•全部阴极参加放电后，阴极位降及电流密度均随电流加大而加大——异常辉光放电；

•在异常辉光放电阶段随电流加大阴极温度上升，在产生足够的热电子发射后转化为弧光放电。

1

)1(=−d e αγ

空心阴极放电•适当提高气压负辉区缩向阴极。

•负辉区收缩，到槽形(碗形、圆

筒形)电极中空部分

•负辉区中正离子电荷占优势，相

当于阳极延伸到空心阴极中。

•负辉区的全部离子、光子绝大部

分打上阴极，产生二次电子和光

电子发射，电子发射效率高、密

度大、同时产生大量电离，正离

子密度大、阴极位降低、放电效

率高。

•电极的大密度电子发射在空心阴

极中的电离和激发效率很高。

•放电稳定、阴极溅散小、寿命

长。

弧光放电

•电弧压降低、发射密度大，是一种高效低电压、大电流放电。•在高气压下转化为高电压降大电流放电。

•电子发射机理与辉光放电不同，通常弧光放电的电极为自热式，其电子发射亦为热阴极电子发射。

•采用液态汞作阴极时则放电由场致发射维持。

•电流上升阴极温度升高、发射密度加大满足全回路平衡。•阴极热点温度高、发射密度大、虚阴极强。

•负辉区正电荷空间电荷作用大，与阴极之间形成偶电层，其间的电场强。

•阴极位降厚度薄，约一个电子自由层。

•阴极发射密度大（离子的二次电子发射

与负辉区光子的光电发射），阴极位降

）。

低（约1个电离电位U

i

弧光放电呈负特性

•其他条件不变时电流上升灯压降下降；•电流上升，阴极温度上升，发射加大，虚阴极电位下降；

n i上升，•电流上升，空间电荷密度n

e、

电场下降，灯电阻下降；

•综合各种影响灯压降的因素，弧光放电

呈负特性。

•气压上升，电子的碰撞频率增加，电子动能损失增加，阻力加大，电子运动减

缓，同样电流时空间电场加强，灯压降

上升；

•弧光放电需要镇流器补偿其负特性，以保证电流不致无限上升。

高气压弧光放电中的谱线增宽

•低气压下原子的线辐射

光谱，波长十分严格；

•高温下的多普勒效应—

谱线的速度增宽；

•高气压下的碰撞增宽—

压力增宽

•斯托克增宽：电场干扰

•塞曼效应：磁场分裂

•所有高气压放电灯都有

显著的谱线增宽。

•谐振吸收与谐振辐射；

•光性厚与光性薄；

•所有高气压放电灯都产生谱线增宽—形成连续光谱；

•所有高气压放电灯的主要激发区（谐振辐射）均产生强烈的谐振吸收，该气体分压强、高到一定程度时形成凹陷—光性厚。•高压钠灯的589nm 凹陷1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0350400450波长（nm ）

550600650700800

500相对

值

•电晕放电：放电区域半击穿的高压放电；

•火花放电：高气压、高电压、高电源内阻；

•脉冲放电：高气压脉冲辉光放电、间隙放电、脉冲辉光放电、高气压脉冲弧光放电、脉冲弧光放电